CN1537690A

CN1537690A - 一步法气雾化铁粉

Info

Publication number: CN1537690A
Application number: CNA2003101061131A
Authority: CN
Inventors: 葛自强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: CN1212212C

Abstract

本发明涉及在具有一定压力的非氧化气体环境中一步法气雾化铁粉的制造方法及气雾化系统，属金属材料技术领域。采用下列工艺步骤：1)将铁或钢原料及根据产品要求所需要的相应量的合金元素投入熔炉，熔解成铁液，并倒入铁水中间包；2)铁水中间包将铁液送入非氧化性气氛中的气雾化系统，在该系统中完成下述工序：a.铁液首先倒入铁水雾化包并在铁水雾化包加温、保温至适当温度，b.铁水包平台移动喷嘴与雾化器对接，c.高压非氧化性气氛进入雾化器，铁液进入喷嘴，雾化器对铁液喷粉，喷粉落入雾化室下侧的集料器，经送料管进入半成品贮罐，再经振动筛分机按喷粉颗粒大小分类，输出铁粉成品至各类成品贮罐。

Description

一步法气雾化铁粉

技术领域

本发明涉及在具有一定压力的非氧化气体环境中一步法气雾化铁粉的制造方法及相关的气雾化系统，属金属材料技术领域。

背景技术

粉末冶金铁粉压制的高强度零件具有良好的机械性能和较少切削加工就能达到较高尺寸精度要求的优良特性，对零部件机械强度和尺寸精度有较高要求的制造业如：家电、汽车、航天航空、军工等企业对这项技术的使用越来越广泛，特别是汽车工业更是必不可少的材料。在美国60％～70％、日本70％～80％的粉末冶金材料用于汽车工业，美、日两国每年消耗的铁粉近50万吨，每辆小型汽车所用粉末冶金零件已达120多种，重量已达20多千克。目前我国就这项技术和国外先进技术相比较还有一定距离，尤其是铁粉的生产工艺存在一定的问题，国产化率较高的小型汽车所用粉末冶金零件总重仅达到5千克，只相当于国外的1/4。现今粉末冶金用铁粉的制造工艺一般采用球磨法和水雾法，球磨法是在球磨机内将铁磨制成铁粉，在磨制过程中铁粉的表层被氧化，还需再经还原工序制得铁粉；水雾法是将熔化的铁水经高压水雾化成粉，因水分子中含有氧原素在雾化过程中铁也会被氧化，所以还需进行还原工序制得铁粉。上述的两种铁粉的制造方法都需好多道工序，特别是还原工序，因铁的金属活动性强，易氧化，常常需进行不止一道还原工序才能制得符合要求的铁粉，而还原反应一般是在还原性气氛的环境中加热进行的，铁粉颗粒之间会产生部分扩散粘结，并具有一定的粘结强度，故需在还原工序后对凝聚了的粉末进行破碎化的破碎工序。因此，上述两种铁粉的制造方法都存在生产工序较多，生产周期相对较长，成本亦高，铁粉的机械性能难以保证的种种不足。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述存在的不足，提出一种一步法气雾化铁粉的制造方法，使工艺简化，成本降低，上述目的通过下述技术方案予以实现。

1、制造方法包括下列工艺步骤：

1)将铁或钢原料及根据产品要求所需要的相应量的合金元素投入熔炉，熔解成铁液，并倒入铁水中间包；

2)由铁水中间包将铁液送入非氧化性气氛中的气雾化系统，在该系统中完成下述工步：

a.铁液首先倒入铁水雾化包并在铁水雾化包加温、保温至适当温度，

b.铁水包平台移动使置于铁水雾化包一侧的铁水管前端的喷嘴与置于

雾化室前端的雾化器对接，

c.打开高压进气管道上的闸阀，高压非氧化性气氛进入雾化器，铁液

经铁水雾化包的铁水管进入喷嘴，雾化器对铁液喷粉，喷粉落入雾化室

下侧的集料器，经输送进入半成品贮罐，再经输送至振动筛分机，振动

筛分机按喷粉颗粒大小分类，输出铁粉成品至各类成品贮罐。

2、所述非氧化性气氛在所述系统中占总气氛的含量应不少于99.99％。

3、所述高压非氧化性气氛的压力为3～150kg/cm²。

4、所述雾化室的温度控制在300℃以下。

5、所述非氧化性气氛是氮气气氛。

6、气雾化系统包括高压非氧化性气氛制备装置、雾化装置、成品收集装置、除尘散热装置和连接上述各装置的冷却风管、送料器、进气管、排气管和在上述各管道相应位置上的闸阀，所述高压非氧化性气氛制备装置，包括空压机、非氧化性气氛发生器、增压机，其中：出气管连接空压机的进气端，非氧化气氛发生器的进气端和空压机的出气端连接，其排气端连接增压机的进气口和除尘散热装置中的除尘器的进气口，增压机的出气端通过高压气管连接气雾化装置中的雾化器进气口；所述气雾化装置，包括铁水包平台、雾化铁水包、喷嘴、雾化器、雾化室、集料器、进气口、排气口、进风口和出风口，其中：铁水雾化包置于铁水包平台上，铁管置于铁水雾化包的一侧并与之连通，喷嘴置于铁管的前端，雾化器和进风口置于雾化室的前端，铁水包平台移动实现喷嘴和雾化器对接连接，集料器置于雾化室下侧通过送料器和成品收集装置中的半成品贮罐连接，雾化室后端置有出风口通过冷却风管和除尘散热装置中的分离器的进风口连接，数个进气口、排气口分别和进气管、排气管连接；所述成品收集装置包括送料器、半成品贮罐、成品贮罐和筛分机，其中：半成品贮罐通过送料器连接筛分机的进料端，筛分机的出料端通过送料器连接成品贮罐；所述除尘散热装置包括气、粒分离器、除尘器、散热器、风机，其中：气、粒分离器和除尘器的排气口连接排气管，其两者的出风口连接冷却风管，其两者的下端分别通过送料器和成品收集装置中的半成品贮罐连接，在冷却风管上置有风机和散热器。

本发明的优点是：铁液在较纯的一种非氧气氛环境中经喷嘴雾化制得铁粉，无需进行还原Fe2O3的工序，一步完成从铁水到产成品的工艺过程，一方面较好地保证产品的机械性能及相关质量，另一方面大大简化工艺步骤，降低生产成本。

附图说明

附图1是本发明实施例的工艺设备结构示意图

图中1是铁水保温雾化包，2是铁水包平台，3是雾化器，4是喷嘴，5是雾化室，7是气、粒分离器，8是散热器，9是除尘器，10是半成品贮罐，11是空压机，12是制氮机，13是增压机，14是水泵，15雾化室进风口，18是冷却水管，19是进气管，20是排气管，21是冷却风管，23是振动筛分机，24是成品贮罐，26是风机，27是闸阀，28高压气管，29集料器，30是气阀，小制氮机31。

具体实施方式

本实施例涉及的气雾化系统中的非氧化性气氛是氮气气氛，整个系统都处于氮气气氛中，要求氮气在系统中的含量为99.99％，为保证系统中氮气的纯度，系统停止运行时，要保持该系统氮气气氛微正压，以防空气进入，所以在本实施例中设置一小制氮机31，在系统停机后不断地给系统供氮气，参见附图。开机前要对雾化系统再次充氮气去氧，因此设置了由进气管路和排气管路组成的开机前进、排气回路，其进气管路由空压机11的出口端引出进气管19至除尘器9的进气口(附图中虚线所示线路)，进气管19途中通过个支管连接集料器10和气、粒分离器7，使氮气进入系统；其排气管路由除尘器9的排气口引出排气管20至空压机的进气端(附图中点划线所示线路)，在排气管20的管路中通过3个支管连接雾化室5和气、粒分离器7，使原系统中的气体排出系统。开机前，首先使高压非氧化性气氛制备装置中的空压机11和制氮机12工作，制氮机12产生的氮气由进气管19及各支管进入雾化室6、气、粒分离器7、除尘器9，再由它们上端的排气支管进入排气管20，最后进入空压机11的进气端完成一个进、排气的循环，每一循环都会使氧气减少，氮气增加，如此进行多次这样的循环使系统的氮气含量达到大于99.99％的要求。

本实施例是制备纯铁粉。所以首先将原料—铁投入熔炉，加热至1450℃使之完全熔化为铁液，将该铁液倒入铁水中间包，由铁水中间包将铁液送入气雾化系统。

此时雾化系统已开机，空压机11将系统内的气体(氮气含量已达99.99％)送到制氮机12，经增压机13增压，氮气压力达3～150kg/cm²，该高压氮气经高压气管道28和气阀30进入雾化器3。

铁液首先进入雾化装置的铁水雾化包1，因铁液在转移过程中温度会降低，所以雾化包1需对铁液加热、保温，使铁水中间包先后送入的铁液达到1450℃左右的熔融状态，铁水包平台2做空间三维移动使与铁水雾化包一侧的铁管前端的喷嘴和雾化器6准确对接。此时打开高压进气管28上的气阀30，高压氮气进入雾化器3，雾化器3对铁液喷粉，喷粉落入雾化室6下侧的集料器29内，由送料管22送入半成品贮罐10。颗粒较小、较轻的铁粉，随气体从雾化室6后端的出风口经冷却风管21进入气、粒分离器7分离，铁粉落入下端的半成品贮罐10，气体则由气、粒分离器7上端出风口进入冷却风管，在气、粒分离器7出风口附近的冷却风管上置有散热器8，该散热器8、水管18和水泵14连接成一循环水路(附图中双点划线所示线路)，泵不断将冷却的水送到8，进行热交换，使灼热的气体在这段管路中被散热器8冷却、降温，最后由雾化室前端的进风口15送至雾化室6内，使雾化室降温至60°～200C。两风机26分别设置在气、粒分离器7的出风口和雾化室前端进风口附近的冷却风管上，以提供风力。半成品贮罐10内的铁粉再经送料管22送到振动筛分机23进行按颗粒大小的筛分，最后由送料管22送到各类颗粒成品贮罐24。

Claims

1、一步法气雾化铁粉的制造方法，其特征在于包括下列工艺步骤：

b.铁水包平台移动使置于铁水雾化包一侧的铁水管前端的喷嘴与置于雾化室前端的雾化器对接，

c.打开高压进气管道上的闸阀，高压非氧化性气氛进入雾化器，铁液经铁水雾化包的铁水管进入喷嘴，雾化器对铁液喷粉，喷粉落入雾化室下侧的集料器，经送料管进入半成品贮罐，再经送料管送至振动筛分机，振动筛分机按喷粉颗粒大小分类，由送料管输出铁粉成品至各类成品贮罐。

2、根据权利要求1所述的一步法气雾化铁粉的制造方法，其特征在于所述非氧化性气氛在所述系统中占总气氛的含量应不少于99.99％。

3、根据权利要求1所述的一步法气雾化铁粉的制造方法，其特征在于所述高压非氧化性气氛的压力为3～150kg/cm²。

4、根据权利要求1所述的一步法气雾化铁粉的制造方法，其特征在于所述雾化室的温度控制在300℃以下。

5、根据权利要求1所述的一步法气雾化铁粉的制造方法，其特征在于所述非氧化性气氛是氮气气氛。

6、一步法气雾化铁粉的气雾化系统，其特征在于它包括高压非氧化性气氛制备装置、雾化装置、成品收集装置、除尘散热装置和连接上述各装置的冷却风管、送料器、进气管、排气管和在上述各管道相应位置上的闸阀，所述高压非氧化性气氛制备装置，包括空压机、非氧化性气氛发生器、增压机，其中：出气管连接空压机的进气端，非氧化气氛发生器的进气端和空压机的出气端连接，其排气端连接增压机的进气口和除尘散热装置中的除尘器的进气口，增压机的出气端通过高压气管连接气雾化装置中的雾化器进气口；所述气雾化装置，包括铁水包平台、雾化铁水包、喷嘴、雾化器、雾化室、集料器、进气口、排气口、进风口和出风口，其中：铁水雾化包置于铁水包平台上，铁管置于铁水雾化包的一侧并与之连通，喷嘴置于铁管的前端，雾化器和进风口置于雾化室的前端，铁水包平台移动实现喷嘴和雾化器对接连接，集料器置于雾化室下侧通过送料器和成品收集装置中的半成品贮罐连接，雾化室后端置有出风口通过冷却风管和除尘散热装置中的分离器的进风口连接，数个进气口、排气口分别和进气管、排气管连接；所述成品收集装置包括送料器、半成品贮罐、成品贮罐和筛分机，其中：半成品贮罐通过送料器连接筛分机的进料端，筛分机的出料端通过送料器连接成品贮罐；所述除尘散热装置包括气、粒分离器、除尘器、散热器、风机，其中：气、粒分离器和除尘器的排气口连接排气管，其两者的出风口连接冷却风管，其两者的下端分别通过送料器和成品收集装置中的半成品贮罐连接，在冷却风管上置有风机和散热器。